Production and applications of Si-based aerogels
Si-bazlı aerojellerin üretimi ve uygulamaları
- Tez No: 936118
- Danışmanlar: PROF. DR. ÇEKDAR VAKIF AHMETOĞLU, DOÇ. DR. UMUT ADEM
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Mühendislik Bilimleri, Engineering Sciences
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 146
Özet
Bu tez, Si-bazlı polimerik ve seramik aerojellerin ve kompozit yapılarının polimer türevli seramik (polymer derived ceramic, PDC) yaklaşımıyla üretimini ve uygulamalarını araştırmaktadır. Polimerik, hibrit ve seramik yapıdaki saf aerojeller ve köpük-aerojel kompozitleri, işleme-yapı-özellik ilişkileri açısından derinlemesine analiz edilmiştir. İlk bölüm aerojeller, PDC'ler, motivasyon ve hedeflere genel bir bakış sunmaktadır. 2. Bölüm, ortam basıncında kurutma (ambijeller) ve CO2 süperkritik kurutma yoluyla kolayca temin edilebilen bir polisiloksan polimeri kullanılarak üretilen SiOC ambi/aerojellerinin tasarımı ve performansına ilişkin araştırmayı sunmaktadır. Bu malzemeler, oda sıcaklığında (0,046 W·m–1·K–1) ve 500 °C'de (0,073 W·m–1·K–1) düşük ısıl iletkenlikle birlikte umut verici yağ emilimi (3,1 g·g–1'e kadar) ve su temizleme performansı sergilemiştir. Bölüm 3, ticari yalıtım panellerine kıyasla 1200 °C'ye kadar bütan meşalesi altında üstün yalıtım ve mekanik özelliklerini koruyabilen, çeşitli formlara işlenebilir, yüksek gözenekli aerojel monolitlerinin üretim fizibilitesini gösteren SiOC köpük-aerojel kompozit yaklaşımını ele almaktadır. Bölüm 4, monolitik hibrit ambi/aerojellerin geliştirilmesini inceleyerek, yağ/organik çözücü temizliği için potansiyellerini vurgulamaktadır. Bu aerojeller, yağ için 13 g·g–1'e ve çözücüler için 11 g·g–1'e kadar ulaşan yüksek sorpsiyon kapasiteleri göstermektedir ve organik çözücülerle birden fazla rejenerasyon döngüsü boyunca kararlı sorpsiyon sağlamaktadır. Bölüm 5, yüksek ve düşük sıcaklıklarda olağanüstü termal yönetim elde etmek için SiOC köpüğü ve silika aerojeli birleştiren inorganik kompozitlerin tasarımını incelemektedir. Genel olarak, Si bazlı polimerik ve seramik aerojeller, düşük termal iletkenlik, verimli termal yalıtım, yüksek sıcaklık stabilitesi ve atık su arıtımı dahil olmak üzere umut verici çok işlevli özellikler sergilemiştir.
Özet (Çeviri)
This dissertation explores the production and applications of Si-based preceramic and ceramic aerogels and their composites through the polymer-derived ceramic (PDC) approach. Neat aerogels and their composites in polymeric, hybrid, and ceramic states were analyzed deeply for processing-structure-property relationships. The first section provides an overview of aerogels, PDCs, motivation, and goals. Chapter 2 presents research on the design and performance of SiOC ambi/aerogels produced via using a readily available polysiloxane by ambient pressure drying (ambigels) and CO2 supercritical drying. Such materials exhibited promising oil sorption (up to 3.1 g·g–1). and water cleaning performance, coupled with low thermal conductivity (0.046 W·m–1·K–1) at RT and (0.073 W·m–1·K–1) 500 °C. Chapter 3 covers the manufacturing of novel SiOC foam-aerogel composites to demonstrate the manufacturing feasibility of highly porous aerogel monoliths, machinable into various forms while preserving their superior insulating abilities up to 1200 °C under a butane torch hit compared to commercial insulation panels. Chapter 4 investigates the developments of monolithic hybrid preceramic ambi/aerogels, highlighting their potential for oil/organic solvent cleanup. These aerogels demonstrate high sorption capacities, reaching up to 13 g·g–1 for oil, and 11 g·g-1 for solvents, maintaining stable sorption over multiple regeneration cycles with organic solvents. Chapter 5 examines the design of inorganic composites, combining SiOC foam and silica aerogel, to achieve outstanding thermal management at high and low temperatures. Overall, Si-based preceramic and ceramic aerogels exhibited promising multifunctional properties, including low thermal conductivity, efficient thermal insulation, high-temperature stability, and wastewater treatment.
Benzer Tezler
- Doğal hammadde ve atıklardan alümina-silika esaslı aerojel üretimi
Alumina-silica based aerogel production from natural raw materials and wastes
ÖZGE KILINÇ
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Metalurji MühendisliğiSakarya ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NİL TOPLAN
- Biyokütleden elde edilmiş karbon tabanlı elektrotların sentezi ve karakterizasyonu
Synthesis and characterization of carbon-based electrodes derived from biomass
SÜMEYYE ÇİÇEK
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
EnerjiSakarya ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MEHMET OĞUZ GÜLER
- Bina ısı yalıtım uygulamalarında kullanılacak alternatif ısı yalıtım malzemesi önerisi
Proposal for an alternative thermal insulation material to be used in building thermal insulation applications
NESLİHAN AKIN
- Enerji depolama için grafen tabanlı üç boyutlu elektrot malzeme uygulamaları
Graphene-based three-dimensional electrode material applications for energy storage
DENİZ KURUAHMET
Doktora
Türkçe
2023
EnerjiSakarya ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MEHMET OĞUZ GÜLER